Дискриминатор Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 H03D3/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в сис темах автоматического сопровождения для измерения относительных временны сдвигов двух сигналов произвольной формы, Целью изобретения является расширение полосы захвата дискриминатора путем увеличения диапазона определяемых устройством временныхсдвигов входных сигналов. На фиг. 1 приведена структурная дискриминатора; на фиг. 2 форма дискриминационных характеристик . Дискриминатор содержит первый и второй каналы 1 и 2, каждый из которых содержит последовательно соединейные регулируемые усилители 3 и 4, линейные взаимно ортогональные фильт ры 5 и 6 и согласующие каскады 7 и 8 соответственно. Кроме того, дискрими натор содержит первый перемножитель 9, первый интегратор 10, выход которого соединен с выходной шиной 11, третий линейный фильтр 12, третий согласующий каскад 13, второй перемножитель 1А, второй интегратор 15, первую и вторую входные шины 16 и 17 соединенные с входами,соответственно регулируемых усилителей 3 и 4, блок 18 выделения модуля сигнала, нелиней ный преобразователь 19, сумматор 20 и источник 21 эталонного напряжения. Выходы первого и второго, согласующих каскадов 7и 8 соединенысоответ ственно с первым и BTopbiM входами первого перемножителя 9, выход которого соединен с входом первого интег ратора 10 и через блок 18 с первым входом сумматора 20. Выход первого регулируемого усилителя 3 через последовательно соединенные третий линейный фильтр 12 и согласующий каска 13 соединен с первым входом второго перемножителя, 14, второй вход которого соединен с выходом второго согл сующего каскада 8, а выход через нели-иейный преобразователь 19 - с вторым входом сумматора 20, третий вход которого соединен с источником 21, з. выход через второй интегратор 15 с управляющими входами регулируемых усилителей 3 и 4. Коэффициент усиления регулируемых усилитетей 3 и 4 пропорционален величине нап- яжения Uppr на их управляющих входах. Фильтры 5 и 6 взаимно ортогональны. Фильтр 12 аналогичен фильтру 6. Нелинейный преобразователь 19 имеет коэффициент передачи 1 О и л 0,5 для и О, где и - выходной сигнал второго перемножителя 14. Дискриминатор работает следующим образом. Пусть на входные шины 16 и 17 дискриминатора поступают эталонный (f и текущий f сигналы с взаимным относительным сдвигом f A coscuCt + т), LgCosut; . и А амплитуды текущего и эталонного сигналов соответственно; Т - временной сдвиг между текущим и эталонным сигналами. После прохождения через усилители 3 и 4 и взаимно ортогональные фильтры 5 и 6, имеющие передаточные функ1 Тр ции и ------,сигналы поступаТ + ip 1 J-p ют на входы первого перемножителя У. Выходной сигнал перемножителя 9 Uj сглаживается первым интегратором 10. На выходе интегратора 10 формируется сигнал, пропорциональный сдвигу межЦУ Vg VTЭтот сигнал определяет дискриминационную характеристику (ДХ) дискриминатора. Одновременно сигналы с выходов усилителей 3 и 4 через фильтры 12 и 6, имеющие передаточные функции поступают на входы второго перемножителя 14. При этом на выходе интегратора 15 формируется сигнал, пропорциональный производной по сдвигу от ДХ дискриминатора. Значение этого сигнала пропорционально крутизне ДХ. При подаче этого сигнала на управляющий вход регулируемого усилителя 4 вьтходное напряжение второго перемножителя 14 стабилизируется благодаря схва.ту его цепью АРУ. Это обеспечивает стабилизацию ДХ по крутизне. Определим ДХ по сдвигу с учетом стабилизирующего действия АРУ по крутизне. Сигналы на выходах перемножителей 9 и 14 могут быть представлены следующими математическими выражениями: Jf2и,, ).(«Jt + 4 arctg-j)cos(Lot arctg-j;)

- (t + + и)Г + 2arctg) ;(1)

Ug Uperf ы fГ ° + arctg--)cos(u)t +tou - arctgu)t)

|--Ч гт1:г - - i- arctgUt - arctg-) + cos(2iot + .

+ L0t+ arctg- - arctguJT), (2)

. где Uppj. -величина напряжения на вЫходе интегратора 15.

Действие АРУ по крутизне сводится к тому, что напряжение на выходе интегратора 15 в установившемся режиме, в среднем за время обработки Т

(Тд -;), должно быть равно нулю, т.е. должно быть справедилво выраже™ . (pUi4 + У/иэ/ - E)dt О, (3

где. - коэффициент передачи нелинейного преобразователя . ( /3 1 при и О -и /,

0,5 при - 0); оС весовой коэффициент сигнала блока 18 вьщеления модуля.

После интегрирования по времени t выражения (3) с учетом подстановки в него Hjij. и Ug из выражений (1) и (2) получае зависимость между эталонным напряжением Е и выходными сигналами перемножвтелей в следующем виде эАгу| г Ы/Т2

ЕТ --f- f;-;,T,cpsu.

,,A,.,|3in.t,. -(4)

Интегрирование по времени t выражения (2) для Ug приводит к выражению

для дискриминационной характеристики D(Zt) в нестабилизированном дискриминаторе

AjArU P«r uiT

T.sinoJu

1 0

2

1 (5)

Подставив в (5) значение Uper из (4), находим дискриминационную характеристику в стабилизированном дискриминаторе в зависимости от параметров контура АРУ по крутизне в следующем виде

ncл- TosiHifll (f,)

,1().loV+-(sinu)l Выражение для крутизны дискриминационной характеристики может быть получено как ;производная по-С от выражения (6) .

При Г О имеем 0(0) -|-.

/ат

Вблизи нулевых рассогласований ДХ не зависит от амплитуды и от частоты входного гармонического сигнала.

Дискри14инационная характеристика дл известного дискриминатора получается из выражения (6) при оС О и /5 1

. D ET o|guL5. (7)

По выражениям (6) и (7) на фиг.2 представлены характеристики, сравнительный анализ которых позволяет сделать вывод, что вве дение в цепь АРУ по крутизне дополнительных блоков (нелинейного преобразователя 19, блока 18 выделения модуля и сумматора 20) примерно в два раза расширяет полосу захвата, так как увеличивается диапазон измеряемых временных сдвигов кроме того, улучшается линейность дискриминационной характеристики. Оптимальные значения коэффициента точки зрения линейности нахоДйТСя в диапазоне 1 - 2,0.

,

ДИСКРИМИНАТОР, содержащий первый и второй каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные регулируемый усилитель, фильтр, взаимно ортогональный с фильтром другого канала, и согласующий каскад, причем выходы каналов подключены соответственно к первому и второму входам первого перемножителя, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход кото.рого соединен с выходной шиной, по- следовательно соединенные третий фильтр, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя первого канала, третий согласующий каскад и второй перемножитель, второй вход которого подключен к выходу второго канала, и второй интегратор, выход которого подключен к управляющим входам регулируемых усилителей первого и второго каналов, входы которых соединены соответственно с первой и второй входными шинами, отличающийся тем, что, с делью расширения полосы захвата путем увеличения диапазона определяемых дискриминатором временных сдвигов, в него введены блок выделения модуля сигнала, ел нелинейныйпреобразователь и сумматор, при этом входы блока выделения модуля и нелинейного преобразователя подключены соответственно к выходам первого и второго перемножителей, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, | третий вход которого соединен с исч точником эталонного напряжения, а выч ход - с входом второго интегратора.